Свойства различных металлов и их особенности

Металлы-«хамелеоны» имеют в разных модификациях различные физические свойства (электросопротивление, термическое расширение, магнитные свойства и др.). Это дает возможность создавать на их основе сплавы с заданными физическими свойствами, стабилизируя различными добавками высокотемпературную или, наоборот, низкотемпературную их форму.

Смысл легирования изделий из нержавеющей стали, имеющих огромное промышленное значение, состоит, в частности, в том, чтобы сохранить при низких температурах высокотемпературную форму железа (гамма-модификацию), подробнее о различных марках стали можно узнать если прочитать марочник сталей.

Явление полиморфизма веществ (а оно распространено не только в неорганической, но и в органической природе: рекордсмен здесь камфара, имеющая одиннадцать разных полиморфных модификаций), в том числе металлов, пока точно еще не объяснено наукой. До сих пор окончательно неясно, почему существуют различные кристаллические структуры металлов; не установлено, какие точно имеются физические основания для существования полиморфизма веществ или все дело в примесях и дефектах. Неизвестно также, почему полиморфные металлы наиболее распространены среди элементов II, III, IV, VII и VIII групп менделеевской таблицы и отсутствуют в V и VI группах. Бесспорно, однако, наличие тесной связи между полиморфизмом и изменением электронно-ионной структуры полиморфных металлов, зависящим от изменения температуры, давления или введения примесей, дефектов и добавок. Отдельное место среди прочих металлов занимают драг металлы.

Как известно, дефекты кристаллической решетки ослабляют металл. А так как избавиться от них полностью казалось немыслимым, то многие начали думать, что резервы прочности металлов уже исчерпаны. И действительно, в 40-х годах нашего века рост прочности металлов очень замедлился, как будто приближаясь к своему пределу. Но прошло всего несколько лет, и успехи физики твердого тела и физики металлов, в частности, открыли новые грандиозные перспективы для многократного повышения прочности.

Все началось с расчета идеальной, теоретически возможной прочности металлов. Чтобы разрушить кристалл, необходимо оторвать атомы друг от друга или хотя бы сдвинуть их. И в том, и в другом случае придется преодолеть силы межатомного сцепления. Прочность металла должна, следовательно, быть пропорциональна произведению сил межатомной связи на число атомов в сечении кристалла. Ученые вычислили ее и были поражены: она оказалась больше реальной прочности металлов не в несколько раз, как ожидали, а в сотни и даже тысячу раз.

Сначала думали, что в расчет вкралась ошибка, что сильно завышены силы межатомного взаимодействия. Однако опытная проверка показала, что силы эти определены правильно. Не помогла и попытка объяснить несоответствие идеальной и реальной прочности уже известными нам внутренними дефектами кристалла, нарушающими силы межатомной связи. Так, ослабить кристалл дефекты могли только в том случае, если бы они занимали почти весь объем металла, металл тогда был бы более пористым, чем губка. Для снижения прочности кристалла в сто раз по сравнению с идеальной дефекты должны были бы занимать не менее 99% общей площади его сечения! А реальная прочность, как вы помните, была порой меньше идеальной в сотни и даже в тысячу раз!